Die chronisch obstruktive Lungenerkrankung ist eine immer häufiger auftretende Lungenerkrankung, die durch eine chronische Entzündung und Zerstörung des Alveolarparenchyms gekennzeichnet ist, die zu einer irreversiblen und fortschreitenden Einschränkung des Luftstroms führt. Obwohl bekannt ist, dass genetische Faktoren die Anfälligkeit für COPD beeinflussen, bleibt die Zigarettenrauch-Exposition der größte umweltbedingte Risikofaktor für COPD. Bei COPD wird die Lungenschädigung (Emphysem) durch den Tod von Alveolar-epithelzellen verursacht. Patienten mit COPD haben eine erhöhte Anzahl verschiedener Immunzellen und insbesondere angeborener entzündlicher Immunzellen, d. h. Neutrophile und Makrophagen, aber auch T und B Zellen, wurden beschrieben, die erheblich an der Schädigung des Lungengewebes beteiligt sind.
Forschende arbeiten mit Hochdruck daran, den charakteristischen Weg des Zelltods zu identifizieren, der für eine Entstehung der COPD verantworlich ist und dass vorallem Makrophagen, auch bekannt als Riesenfresszellen, eine essentielle Rolle hier spielen. Dabei geht es um eine bestimmt Form der Makrophagen, nämlich rekrutierte Monozyten, die zu pro-inflammatorischen Makrophagen differenzieren, die den Zelltod (Ferroptose) erzeugen. Fehlen diese oder wird deren Migration in die Lunge beeinträchtigt so hat das einen stark-positiven Effekt auf die Verhinderung der COPD-Entstehung. Ferroptose ist ein eisenabhängiger Prozess , der in Gang gesetzt und beschleunigt wird, wenn viel freies Eisen vorliegt.Rauchen beispielsweise erhöht den Eisengehalt in der Lunge.
Dr. Aicha Jeridi und ihr Team am Institute of Lung Health and Immunity am Helmholtz Zentrum München planen in ihrem Projekt, die Aufnahme von Eisen durch spezifische Eisenkanäle untersuchen und die Rolle dieser Kanäle bei der Entstehung von COPD zu untersuchen.
In einem ersten Schritt sollen die Eisentransportkanäle mit Hilfe der state-of-the-art-Technologie 4i (interative indirect immunofluroescence imaging) durch Co-Färbung mit bekannten Markern für verschiedenen Lungenzellen eingefärbt und so lokalisiert werden. Desweiteren ist eine Expression mit dem Vorhandensein von freiem Eisen mithilfe von ELISA in den Blutproben von Patienten und berauchten Mäusen geplant.
Im zweiten Schritt soll ein bekanntes Readout für die Eisenaufnahme angewendet werden, um dann Ferroptose in Epithelzellen auslesen. Lipidperoxidation wird mithilfe von FACS 3h, 6h und 24h nach Behandlung mit Eisen (FAC) bestimmt. Die Zell-viabilität und die Expression spezifischer Gene wird 6h und 24 nach Behandlung untersucht. Inhibitoren entsprechender Kanäle werden nach Verifizierung für die Behandlung benutzt um verifizieren, dass die Effekte auf die Aktivität dieser Kanäle zurückzuführen sind. Zusammenfassend sprechen viele Daten und vorläufige Ergebnisse dafür, dass die Targetierung dieser Kanäle einen vielversprechenden Ansatz darstellt um die Schäden resultierten aus ferroptotischen Zelltod in der Lunge ausgelöst durch das Rauchen zu inhibieren oder gar rückgängig zu machen.